Superconductivity sa industriya ng kuryente ng kuryente: kasalukuyan at hinaharap

Ang pangkalahatang pattern ng ating panahon ay ang pagdidikit ng agwat sa pagitan ng isang partikular na pagtuklas at pagpapatupad nito. Kapag ang agwat na ito ay umabot sa daan-daang taon, ngayon ay bumaba ito sa isang minimum. Halimbawa, ang pagpapakilala ng litrato ay 112 taon sa likod ng pagbubukas nito. Ang mga fertilizers ng mineral ay nagsimulang magamit ng 70 taon matapos silang nilikha, mga komunikasyon sa telepono - pagkatapos ng 50 taon, pagsasahimpapawid - pagkatapos ng 35, radiolocation pagkatapos ng 15, telebisyon - pagkatapos ng 12, bomba ng atom - pagkatapos ng 6 na taon, isang transistor - pagkatapos ng 3, at isang laser - pagkatapos lamang 2 taon.

Ang simula ng teknikal na paggamit ng mga superconductor ay nagsimula noong 1955, nang ang unang electromagnet ay nilikha sa kanilang tulong. 56 taon na ang lumipas mula nang matuklasan ang superconductivity sa pagpapakilala nito. Ano ang bagay?

Ayon sa ilang mga pisiko sa Britanya, ang pagkaantala na ito ay dahil sa dalawang kadahilanan: ang hindi sapat na pag-unlad ng teknolohiyang cryogen at ang pagtuklas ng malambot, purong mga superconductor lamang. Ang mga hard materyales na may katanggap-tanggap na mga parameter ay kilala lamang noong 1930, at isang-kapat lamang ng isang siglo pagkatapos nito, ang mga conductor mula sa naturang mga materyales ay talagang nilikha. At agad na isang solenoid na may isang superconducting na paikot-ikot ay itinayo at matagumpay na nasubok. Ang superconductivity ng teknikal ay ipinanganak.

Sa gayon, ang pag-imbento at pagsisimula ng paggamit ng mga naaangkop na teknolohiyang angkop na superconducting na materyales na nagkakasabay sa oras (1955). Ngunit ang aktwal na pag-imbento ng mga superconductor ay nangyari, marahil, sa paglaon. Pagkatapos ng lahat, noong 1963 lamang na posible na lumikha ng tunay na maaaring gumamit na mga wire na kailangang pinabagal para sa thermal stabilization. Paradoxically, ito ay isang katotohanan: ang pagpapakilala ng mga superconductors ay nagsimula walong taon nang mas maaga kaysa sa kanilang aktwal na pagtuklas.

Ngayon, ang mga superconductor ay praktikal na ginagamit sa pisika, kung saan ang mga malalaking pasilidad ng pananaliksik at mga bagong aparato ay ginagamit sa maraming taon. Mula sa pindutin ay kilala ang solong aplikasyon ng superconducting electric motors, gyroscope, solenoids sa mga barko, sasakyang panghimpapawid. Sa gamot, lumilitaw ang mga superconducting metro ng mga magnetikong larangan na nilikha ng mga nabubuhay na organismo.

Ang paggamit ng mga superconductor sa sektor ng enerhiya at sa transportasyon ay lubos na nauugnay. Dito, ang gawain ng paghahanda ay nagpapatuloy sa loob ng maraming taon, ngunit ang mga bagong makina at cable ay hindi pa ginagamit. Bakit?

Maraming mga kadahilanan na ipagpaliban ang petsa ng napakalaking paggamit ng mga superconductors sa pambansang ekonomiya. Halimbawa, hindi madaling bumuo ng isang teorya ng superconductivity, ngunit hindi mas mahirap para sa mga inhinyero na makabisado ang teoryang ito. Ang isang hindi inaasahang mahirap na gawain ay ang pagtatayo ng mga superconducting wires, walang ibang salita para sa proseso ng paglikha ng isang komposisyon ng maraming elemento mula sa iba't ibang mga metal. Ang paggawa ng mga superconducting tapes, gulong at wire ay kinakailangan ang pagbuo ng mga espesyal na teknolohiya, ang paglikha ng mga espesyal na makina at kahit na mga bagong industriya.

Ang mga mahihirap na paghihirap ay nauugnay sa cryogen supply ng superconducting object, dahil ang superconductivity ay lumitaw lamang sa napakababang temperatura. Kinakailangan ang mataas na kapangyarihan na nagpapalamig na trak.

Ang pag-unlad ng teknolohiya ng cryogen ay hindi maiisip nang walang paggamit ng isang malalim na vacuum, kaya kailangan mong malaman kung paano matanggap at mapanatili ito. At syempre, ang mga sukat: kailangan namin ng mga espesyal na sensor at aparato, kontrol ng mga wire na dumadaan sa mga lungga na may iba't ibang temperatura.

Ngunit kapag posible na malampasan ang lahat ng mga paghihirap na ito, hindi magiging madali upang malutas ang problemang elektrikal. Hanggang ngayon, sa de-koryenteng de-kuryenteng inhinyero, ang mga alon ng sampu-sampung daan-daang mga amperes ay karaniwang ginagamit, at ito ay technically at matipid na magagawa upang ilipat ang mga alon ng libu-libong beses na mas mataas sa pamamagitan ng mga superconductors. Ngunit kinakailangan ba ang naturang pag-install ng multi-amp?

Ang ganitong mga pag-install ay umiiral, ngunit kakaunti sila. Hindi madaling lumikha ng mga ito, dahil ang kasalukuyang pagdala ng mga tradisyonal na conductor, tanso at aluminyo, ay limitado. Ngayon na sa tulong ng mga superconductor posible na paulit-ulit na madagdagan ang kasalukuyang mga density at mga alon mismo, magiging makatotohanan upang pag-usapan ang modernisasyon ng lahat ng mga pasilidad ng kuryente mula sa mga halaman ng kuryente hanggang sa mga mamimili. Ngunit kinakailangan ba ang gayong pagsasaayos? Kung hindi, bakit lumikha ng superconducting mga de-koryenteng sangkap?

Ang ganitong mga yunit ay dapat na multi-ampere, hindi maikakaila. Pagkatapos ng lahat, ang mga superconductor ay isang mahusay na materyal na conductor. Ngunit ang mga de-koryenteng circuit ay idinisenyo para sa mga maliliit na alon at napakataas na boltahe. Sa gayon, naka-embed ang mga bagay na multi-ampere sa mga low-ampere circuit? Hindi makatotohanang. At ang kumpletong pagsasaayos ng lahat ng kagamitan sa elektrikal na enerhiya ay isang malaking gawain. Mahahanap ba talaga ng mga superconductor ang kanilang lugar lamang sa mga natatanging pisikal na pag-install?

Gayunpaman, ang mga paghihirap sa problema na nauugnay sa pagpapakilala ng mga superconductor ay unti-unting nalutas. Kapag nagsimulang magtrabaho ang mga superconductors, ang kakulangan ng mga sanay na tauhan, mga bagong materyales, kagamitan at aparato ay lalong talamak. Ngunit pa rin, sa isa't isa, ang mga maliliit na modelo ay lumitaw. Nagkaroon ng isang matatag na demand para sa mga bagong wire, fluidizer, instrumento at sensor. Ang mga pisiko at matematika ay kasangkot sa paglutas ng mga praktikal na problema: pagtukoy ng mga kritikal na larangan at alon, pagsusuri sa mga pagkalugi sa AC, kinakalkula ang pinakamabilis na pag-uugali ng mga superconductors sa likidong helium.

Ngayon, daan-daang mga koponan ng pananaliksik ang nakikibahagi sa mga problema ng superconductivity ng teknikal. Ang mga plano sa pananaliksik na pangmatagalang natukoy, ang mga kadena ng trabaho ay nabuo, handa na ang mga listahan ng mga pasilidad na ipatupad.

Sa pangkalahatan, maaari itong isaalang-alang na ang gawaing paghahanap ay kinakailangan upang lumikha ng nangungunang mga halimbawa ng mga superconductors ng kagamitan ay isinagawa ng tungkol sa 30-50%. Kabilang sa mga nilikha na modelo ay ang mga electromagnets para sa pisikal na pananaliksik at para sa mga turbogenerator, engine, superconducting mga transformer at mga seksyon ng cable, mga gulong at aparato.

"Ang mga susunod na taon ay magiging mahalaga para sa paglipat ng mga superconductors mula sa mga laboratoryo hanggang industriya para sa mga malalaking aplikasyon," sabi ni J. Bardin, nagwagi ng Nobel Prize, dalawang beses.

Basahin ang tungkol sa hinaharap ng superconductivity sa susunod na artikulo.

Mikhail Chernov electro-tl.tomathouse.com

Pagpapatuloy:

Ang hinaharap ay superconductors